西藏县域交通可达性的时空压缩效应格局研究

余天玥 ， 阎建忠 ， 吴 雅

(西南大学 资源环境学院，重庆 400715)

0 引言

随着各国交通网络的不断完善，可达性在社会经济发展中扮演着日益重要的角色，也逐渐成为地理学领域的热点问题。可达性也称通达性，最早由W.G.Hansen于1959年提出，主要指交通网络中各节点相互作用的机会大小[1]，目前已成为衡量地理空间交通便捷度的一个重要指标。可达性分析能够有效评估已有或规划设施的可达性空间格局与演变规律，判断城市设施是否有效改善交通效率[2-4]。不仅如此，通过对比不同阶段区域通达性的变化，可以清晰地描述交通设施建设和提速所产生的时空压缩效应，即展现交通网络改善带来的时间和空间距离的双重压缩与窄化[5-6]。时空压缩能在很大程度上提高空间联系便捷度，进而推动城镇化和现代化进程。因此，科学地对路网建设引起的时空压缩效应进行可视化表达对认识城市的内部结构和外部联系、完善城市交通建设和规划具有重要的现实意义。

目前，国内外学者主要运用“等时圈图”“可达性格局图”和“时空图”3种方法对区域时空压缩格局进行可视化分析。其中，“等时圈图”法可以展现单个节点的可达性水平，但不能全面体现区域整体的时空压缩格局，从而无法有效衡量地区路网建设的合理性[7-9]。“可达性格局图”法能够直观体现区域整体的时空压缩格局，但无法展现节点间的邻近关系以及相互作用的强度[10-12]。而“时空图”法能有效弥补上述两种方法的不足，其核心思想就是用路网上的时间距离代替地图上的空间距离，通过绘制新的拟合空间来展示由于交通网改善引起的时空压缩现象，以此实现区域整体的时空压缩格局和节点间临近关系的同时展现[13-14]。部分学者对该方法的有效性进行了验证，如K.Spiekermann等[15]和R.Vickerman等[16]通过绘制时空图反映跨欧洲高铁网建设对欧洲城市空间交通格局的影响。N.Ahmed等[17]利用时空图对交通系统效率进行可视化分析。陆军等[18]基于二维时空图模拟中国高铁经济区的基本格局。周恺等[19-20]分别以湖南省和京津冀城市群的时空图来可视化交通建设产生的时空压缩态势。然而，由于OD数据(起、终点之间的距离数据)难以获取，时空图分析方法在可达性研究领域的应用还有待拓展。大数据的快速发展为各种网络数据的获取提供了便捷途径，可促进时空图分析方法的优化与普及应用。

西藏是地球上独特的地理-生态-人口-交通单元，无论是地理位置、自然环境还是资源禀赋都在中国生态建设和经济发展中占据重要地位[21]。然而，受自然因素、地形条件等多方面的限制，西藏的交通发展长期处于国内落后状态，随着“一带一路”倡议的提出和推进，该地区交通基础设施得到大规模发展。对西藏交通网络的建设和完善的时空压缩特征及其演变趋势研究能科学衡量西藏交通路网建设和规划的合理性，并有效指导该地区的路网建设方向。基于此，本研究采用“时空图”分析方法，以西藏自治区的74个区县作为研究对象，分析2021年西藏地区在现有铁路-现有公路网条件下的时空压缩特征，并模拟2050年铁路规划实施后带来的地区通达格局变化。基于研究结果，从地区实际情况出发，以促进地区均衡、高效发展为目标，对西藏未来综合道路建设提出发展建议，为当地交通规划提供参考。

1 研究区域、研究方法与数据来源

1.1 研究区域

本研究选取西藏自治区下辖的74个县(区)作为研究对象。西藏位于青藏高原的西南部，面积122.84万km2，地处26°50′～36°53′N、78°25′～99°06′E，平均海拔在4 000 m以上，其国境线长达3 842 km，是中国西南边陲的重要门户，战略位置十分重要。截至2021年11月，西藏公路通车里程超过11万km，高等级公路通车里程达1 105 km，乡镇公路通达率达100%。

1.2 研究方法

使用加权平均旅行时间和经济潜力指标来计算各区县在现状和规划时期的通达性水平，在此基础上，进一步使用多维标度(MDS)变换方法构建时空图。加权平均旅行时间和经济潜力计算过程主要参考前人研究方法[22-24]，基于MDS变换方法的时空图构建过程则是在周恺等[19-20]、陈慧灵等[25]研究的基础上采用空间变换中的橡皮拉伸(rubbersheet)方法，以此可视化不同时期西藏地区铁路建设的时空压缩空间格局。具体操作过程如下：首先利用百度地图API接口抓取基于驾车时间最短模式的通行数据，并基于12306官网列车时刻表获取铁路网络节点间旅行时间，叠加后得到西藏各节点间基于现状综合交通网络的最短通行时间；其次对数字化后的铁路网规划图进行网络分析得到规划时期地区间最优通行时间，将规划铁路网和现状交通网进行叠加，得到西藏节点间基于规划铁路-现有公路条件下的最优通行时间，经整理后形成OD矩阵表；再次通过MDS变换方法，将原OD矩阵生成一个包含时间数据的拟合坐标点集，并计算误差系数来检验拟合效果；最后编写坐标转换程序完成拟合坐标点集向地理空间的投影，并运用橡皮拉伸方法将点间空间距离转换为时间距离。

1.3 数据来源

研究数据主要分为两部分，一是各区县的人口和社会经济数据，二是道路数据。各区县的人口和社会经济数据来源于2021年《西藏统计年鉴》和《中国县域统计年鉴》；现状公路与铁路网络数据来源于国家基础地理信息中心(http://www.ngcc.cn/ngcc/)公布的国家基础地理信息系统1∶400万数据以及OpenStreetMap开源地图数据(wiki.openstreetmap.org/)；驾车最短通行时间数据使用百度地图API接口进行爬取；铁路站点及站点间通行时间来源于12306官网(https://www.12306.cn/index/)的车次信息。图1a为2021年西藏综合交通网络现状图。整理并数字化《西藏“十三五”及中长期铁路网发展规划》得到2050年西藏交通网络规划图(图1b)。以上数据皆获取于2021年10月24日至10月31日。

2 结果与分析

2.1 加权平均旅行时间分析

加权平均旅行时间计算结果显示，2021年西藏各区县的加权平均旅行时间主要集中在4.00～17.00 h，均值为7.98 h；规划铁路网络建成后，各县的加权平均旅行时间主要集中在3.00～14.00 h，均值减少2.26 h。由此可见，规划铁路网对西藏区县间旅行时间的缩短和节点可达性的提升具有显著影响。

2021年可达性水平较高的地区主要分布在青藏铁路、拉日铁路以及拉林铁路沿线的城关区(4.71 h)、堆龙德庆区(4.91 h)、贡嘎县(4.91 h)和当雄县(4.94 h)等区县，可达性低值区主要集中分布在阿里地区，如日土县(17.28 h)、札达县(16.66 h)、噶尔县(15.96 h)、革吉县(15.62 h)等区县，其余低可达性地区如贡觉县(11.99 h)、芒康县(11.61 h)等则基本处于整个西藏的最外圈层。这说明规划铁路开通前区县的可达性水平与地理位置密切相关[26]。而规划铁路开通后，尽管全区的可达性格局仍呈现出“核心-边缘”的空间特征，但全区的高通达区范围进一步扩大，涵盖到整个藏中及部分藏东地区，可达性低值区的范围逐渐缩小。

从区域整体来看，区域东部特别是昌都地区可达性发展潜力较大，且西藏的边境区县如日土县、洛扎县等地区的通达水平在铁路带动下得到显著改善，说明铁路对远距离运输效率的提升作用更明显。由于未开通铁路，双湖县、比如县等地加权旅行时间变化率最小。尽管工布江达县、浪卡子县等节点也属于不通达地区，但这些地区距离规划铁路网较近，因此，其交通、经济也具有一定发展潜力。值得注意的是，即使规划铁路网建成，那曲地区多数节点的通达性也不会发生明显提升。

2.2 经济潜力分析

整体上看，2021年西藏地区的经济潜力整体偏低且差异显著，潜力值较大的地区基本只有拉萨市的城关区(606.33)、堆龙德庆区(556.33)、达孜区(529.77)等区县，而边缘城市的潜力值较小，形成了与加权平均旅行时间指标类似的空间分布结构。由此可见，可达性对经济潜力具有决定性影响。与加权平均旅行时间得出的结果不同的是，昌都地区的卡若区(100.05)、察雅县(114.37)、类乌齐县(117.41)等地比周边地区表现出了更高的潜力值。规划铁路开通后，西藏东部地区的潜力值普遍脱离了低值水平，全区大致呈现出以安多—吉隆线为界的东高西低特征。其中，全区的高潜力值地区同2021年一样处于拉萨市城关区(630.97)及其附近，而经济潜力较低的地区基本位于安多—吉隆线以西，即阿里地区，那曲地区的尼玛县(72.06)、双湖县(81.77)以及日喀则地区的仲巴县(72.28)。这些地区经济发展规模小且地理位置欠佳，同时，可达性也处于全区落后水平，极易受到城关区等中心城市的屏蔽，因此，经济潜力在区域中呈滞后状态。

经济潜力计算结果还显示，2021—2050年经济潜力变化较大的地区主要位于昌都地区的边坝县、丁青县和江达县。地区经济潜力的大小是可达性和经济活动共同作用的结果，铁路的建设运行极大地缩短了地区间的最短通行时间，从而强化了通达性对经济潜力的影响。昌都地区的丁青县等地是可达性提升最明显的地区，因此，铁路对这些地区经济潜力提升作用更加显著。而经济潜力变化率较小的地区，包括谢通门县、双湖县等不通达地区，以及位于藏中的城关区、仁布县等原本交通通行条件较好的地区，铁路对这两类地区通达性的提升效果小于原本交通条件较差的地区，因此，规划路网对这些区县经济潜力产生的改善作用也要低于全区平均水平。

2.3 时空图分析

基于前述的研究步骤，分别生成现状和规划时期的时空图(图2，图3)。检验时空图的拟合效果后，发现现状时空图的误差系数为0.07，规划时空图的误差系数为0.09，均在(0,0.20)，说明时空图的拟合结果可以接受，能够准确反映地区时空压缩格局。

2.3.1现状时期西藏地区时空压缩格局。观察节点在拟合空间和地理空间中的位置差异(图2)，发现在道路网的作用下，由实际通行时间构建的城市形态发生了不同程度的压缩现象。根据节点偏移的规律以及城市结构变形的特点，西藏地区在现有铁路-现有公路网络下的全域通达格局特征可概括为以下4点：① “一江两河”地区沿主要交通廊道呈线状聚集。“一江两河”地区区域内部的城市沿拉日铁路、拉林铁路等快速通道的时空压缩效应明显，形成一个收敛程度较高的通达优势地区，且便捷的交通网也对周边邻近节点的交通水平产生辐射带动作用。这一发现与高兴川等[21]、王伟[27]研究的结论一致。同时，上述结果也发现藏中地区是2021年西藏可达性和经济潜力最好的地区，各节点间便捷的交通压缩了彼此之间的“时间距离”，因此，在时空图中表现出集聚特征。② 东部地区呈环形结构向外发散。分布在昌都地区和林芝地区的各区县沿昌都—那曲—拉萨—山南—林芝形成一个环形结构，且各区县节点沿该环形结构呈圈状发散趋势，即与区域外的交通联系日趋紧密，而两地区之间交通联系较弱。值得注意的是，藏东地区本身在空间位置上的偏远加上其在对外联系道路建设方面的逐渐成熟导致其在现状路网条件下向外发散趋势明显，在全区的通达性水平方面也较低[27]。因此，未来藏东向区内的交通发展是不容忽视的方向。③ 藏西边境节点向东南方向偏移明显，阿里地区向区内收缩趋势显著。受地理位置、自然条件以及前期交通发展水平等方面的限制，阿里地区的道路建设一直处于全区落后水平，与其他地区的空间联系也较弱。随着新藏公路的建设开通，阿里地区的日土县、噶尔县等对外联系的通行时间成本显著下降，这些节点向该道路方向发生较大偏移[21]。④ 那曲地区有远离压缩格局的趋势。分布在那曲地区的各区县整体向北产生不同程度的偏移，有远离核心集聚区的现象。那曲地区是色林错自然保护区的分布地，地形复杂且气候恶劣，交通基础设施建设难度较大。因此，推进那曲向核心区的集聚是未来道路建设的重点。

结合上述时空图的空间特征以及路网的地域分布可以看出，目前西藏仅有少部分区域产生时空压缩效应，总体上，全域的通达性水平展现出一种不平衡的格局，而这种不平衡的格局将会对西藏经济的可持续发展形成较大挑战。具体表现在：目前通达性较好的区域仅集中在经济较为发达、人口较为集中的中部地区；现有交通出行对公路依赖较大且路网空白较多，交通服务对促进城市空间联系的作用还有待进一步加强；扩大那曲、阿里向区域中心辐射的路网规模以及实现昌都、林芝之间的铁路连通是未来交通建设的重点。

2.3.2规划时期西藏地区时空压缩格局。通过对比图2和图3可以发现，相比2021年西藏地区的时空格局，2050年规划铁路建成时期大部分地区产生明显的时空压缩效应，具体表现出以下三大特征：① 中部地区综合交通运输体系初步形成，核心收缩区向北发生偏移。2050年各规划铁路建设完成后，围绕拉萨市城关区形成的核心收缩区将形成更为密集的点状聚集网络，收缩区的范围进一步扩大并且向北偏移，更加接近西藏道路网络的自然中心。随着铁路通道的进一步完善和延伸，未来以拉萨为核心辐射日喀则、林芝、山南、那曲的“三小时经济圈”将基本形成，拉萨—山南一体化进程将得到进一步发展，“一江两河”地区较为完整的综合交通网络格局也将逐渐显现。② 南北方向、东西方向发生不同程度的收缩现象。通过对比图2和图3可以看出，未来由青藏线、新藏线、川藏线、狮泉河—那曲—昌都线构成的“两纵两横”格局将会不同程度地缩短南北之间以及东西之间的时间距离。现状时期昌都地区和林芝地区呈环状向外发散的格局，未来也将会在铁路干线的影响下圈层式向内收缩。由此可见，2050年铁路规划建设将明显改善区域间的空间联系和可达性差距，能促进西藏的全局融合和发展。③ 铁路不通达的边缘区县产生向外扩张趋势。虽然在规划铁路影响下，西藏大部分区县都有向核心收缩区偏移的趋势，但是如双湖县等不通达地区由于位置偏远，与西藏的收缩集聚区产生了空间位置上的偏离，在时空图中表现出向外扩张的特征。尽管萨迦县等地也没有铁路连通，但这些节点地处交通优势区位，周围覆盖高密度道路网络，因此，受益于铁路建设的作用，这些区县并未出现向外扩张趋势。

图2 基于2021年交通网的县点位移图和时空图

图3 基于2050年交通网的县点位移图和时空图

综上所述，规划铁路建设完成后，西藏大部分节点的通达能力将得到有效改善，多处地区出现时空收缩现象，但未来仍有部分区域的交通水平以及地区间的联络程度存在不均衡、不充分现象。因此，在现有规划的基础上，有针对性地完善区内路网建设、进一步缩小地区可达性差异、提高区内节点交通服务水平是政府亟待解决的关键问题。

3 结论与建议

3.1 结论

(1)2021—2050年，西藏地区区县的加权平均旅行时间均将明显降低，可达性水平将得到明显改善，并且东部地区的可达性比西部地区更具有发展潜力。(2)铁路对沿线偏远区县的经济潜力提升作用更加明显，2050年西藏各区县的经济潜力格局将大致以安多—吉隆线为界呈东高西低的空间特征。(3)通过对比现状和规划时期的时空图，发现未来西藏大部分地区将产生明显的时空压缩现象。除双湖县等不通达边缘区县有向外扩张趋势以外，其余大多节点的交通地位均得到有效提升。

3.2 建议

(1)阿里地区、那曲地区应重点发展航线通行。这两个地区特别是地区内的边缘节点在经过规划铁路的改善后仍是全区通达性和经济潜力较差的节点。这两个地区内大多区县海拔高、人口分布较少、道路建设难度大，自然条件成为影响其可达性提升的重要原因。而航线通行对这类远距离交通的区域连通而言，能够最大限度地窄化地区间的时空距离，产生相对于铁路、公路更高效率的时空收敛效应。因此，阿里地区、那曲地区航线的完善能够有效促进西藏的进一步融合和发展。(2)加快铁路不通达区县的公路路网建设。根据上述研究结果，未有铁路网连通的节点特别是边缘节点在全区的通达能力始终处于较低水平，且规划铁路的建成亦只是小范围改善其通达能力。在其余节点受益于铁路建设而发生时空距离不断窄化的同时，这些未连通地区则相对地扩大了对外通行的成本。考虑到西藏公路的发展特征是提升现有道路等级、扩大通行能力与行驶速度[21]，未来可通过增加公路建设的投入、提升公路等级以及加强向邻近铁路站点的公路连通等途径来提升这些节点的通达水平。由于数据的可获取性，本研究采用的时间距离是地区间的最优通行时间，未来的研究中可进一步考虑在OD距离矩阵中加入中转时间和等待时间，提升时空图的拟合效果。